自旋轨道耦合作用下石墨烯pn结的电子输运性质

本文研究了自旋轨道耦合作用下石墨烯纳米带pn结的电子输运性质. 当粒子的入射能量处于pn结两端势能之间时, 粒子将会以隧穿的形式通过石墨烯pn结, 同时伴随着电子空穴转换. 电导随费米能的变化曲线呈不等高阶梯状, 并在费米能位于pn结两端能量中点时取得最大值. 随着石墨烯pn结长度的增加, 电导以指数形式衰减. 自旋轨道耦合作用导致的能隙会使电导显著减小, 而边缘态的粒子则可以几乎毫无阻碍地通过pn结. 本文用一个简单的子带隧穿模型解释了上述特征. 最后还研究了在pn转换区中掺入替位杂质的情况. 在弱杂质下, 电导随费米能变化的曲线将不再对称; 当杂质较强时, 仅边界态的形成的电导台阶能够保持.     

并二苯环纳米分子桥的电子传导特性

利用基于GreenFunction的Tight binding方法,对由平面苯分子环耦合成的二端子纳米分子桥进行了理论计算和数值模拟,得出了入射电子通过纳米分子桥传输到不对称端点的电子传输概率,揭示出传导电子与分子轨道共振时传输峰值的出现和电子传输振荡的物理机制.利用Fisher Lee关系式和电子流密度理论,在传输概率出现峰值的四个能量点E=±0.68和E=±1.38处计算了分子桥内的电子流分布,给出了这些能量点处环电流生成的物理解释和键电流的最大值,并且给出了分子内电流分布的图形模拟结果.     

质子椭圆流与对称能的密度依赖性

基于同位旋和动量依赖的强子输运IBUU04模型, 研究了¹³²Sn+¹²⁴Sn碰撞系统中的质子椭圆流对对称能的敏感关系. 研究发现入射能量从每核子400MeV到800MeV时质子椭圆流在低横动量端对对称能的敏感性高于高横动量端, 同时发现随着入射能量的增大, 质子椭圆流对对称能的敏感性在降低. 在研究入射能量范围内, 当入射能量为每核子400MeV左右时质子椭圆流对对称能最为敏感.     

气体-表面相互作用中动量和能量分量间转化机制的分子动力学研究

气体分子与壁面之间的相互作用是影响稀薄气体流动状态的主要因素,但是由于其物理上的复杂性和微观性,这一过程的机理并没有得到充分揭示.本文利用分子束法对Ar分子在金属Pt表面的碰撞过程进行了分子动力学模拟,并探究了入射速度、角度和壁面粗糙度对动量、能量转化机制的影响.结果表明,当气体分子以5o的极角入射时,分子的法向速度分量占主导因素,在与壁面发生碰撞之后,分子的切向和法向动量都会损失,法向动能会向切向转移,并且当分子速度不低于2.0时,切向和法向动能的比值会稳定在一个很小的区间,而粗糙度对动量和能量转化的影响不明显.与小角度入射时不同,当气体分子以75o的极角与金属表面碰撞时,粗糙度的影响就不能再被忽略了.大极角入射的气体分子在光滑壁面散射之后,其运动规律基本符合Maxwell所假设的镜面反射,动量和能量分量的变化都不明显.而粗糙度的引入则会促进气体分子切向动量和能量向法向转移,并且会使分子总能量的损失更加显著.     

溅射及其应用

当入射离子能量超过靶材料的溅射阈能时,就会发生溅射现象.离子刻蚀和薄膜生长乃是溅射实际应用中的两个重要方面. 一、溅射的物理基础1.溅射率随寓子入射能量的变化 一个离子轰击靶表面时,被溅射出来的靶原子数目称为溅射率S(原子数/离子).溅射率S随入射离子能量E的变化而变化     

吸收限附近GaAs在劳厄情况下的荧光溢出

利用同步辐射光源，在Ga和As的K吸收限之间调节入射X射线的能量时，在对称劳厄情况下，GaAs的(200)衍射峰附近可观测到从GaAs的入射面出射的Ga的K系荧光X射线.当入射X射线的能量改变时，荧光曲线的非对称性会发生变化，变化趋势与相应的对称布喇格情况相类似.但是，劳厄情况下的变化不能解释为晶体内部X射线驻波的波节面相对于GaAs(200)格子面的移动.在劳厄情况下，X射线驻波的振幅随入射角的变化与结构因子的相位密切相关，因此结构因子的相位变化也会导致荧光曲线的非对称性变化.在假设原子的荧光溢出与该原 关键词：     

DNA分子链的电子局域性质及电导的研究

将一维随机二元固体模型应用于DNA分子链，利用传输矩阵方法来研究系统电子态的局域性质并进而讨论系统的导电性质.对一个链长为50000个碱基对的DNA序列，数值分析了局域长度和电导随碱基对的摩尔百分数、本征能量和无序度的变化关系.结果表明，系统的局域长度和电导强烈地依赖于能量，在能带中心部分局域长度大于边沿部分.无序度也在一定程度上影响着局域长度，双方成反向变化的关系.对有限长度的DNA分子链，局域长度体现出明显的对碱基对摩尔百分数的依赖关系，对正常成分比例的随机DNA序列，在所有能量范围内系统的态都是局域的，系统的电导很小，系统呈现绝缘体行为.仅当一种碱基对在序列中所占比例很小时，系统中可以发现与特定分立能量值相对应的“扩展态”存在，处在这些态下的系统有较大的电导，但这些扩展态是不稳定的，在热力学极限之下会消失. 关键词： DNA分子链 电子局域 局域长度 电导     

低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法详细研究了低能Pt原子与Pt(111)表面的相互作用所导致的表面吸附原子、溅射原子、表面空位的产生及分布规律,给出了表面吸附原子产额、溅射原子产额和表面空位产额随入射Pt原子能量的变化关系.模拟结果显示:溅射产额、表面吸附原子产额和表面空位产额随入射原子的能量的增加而增加,溅射原子、表面吸附原子的分布花样呈3度旋转对称性质;当入射粒子能量高于溅射阈值时,表面吸附原子主要是基体最表面原子的贡献,入射粒子直接成为表面吸附原子的概率很小.其主要原因是:当入射粒子能量高于溅射能量阈值时,入射 关键词： 分子动力学 低能粒子 表面原子产额 空位缺陷 溅射     

纳秒激光脉冲在空气中聚焦的临界自由电子密度问题

实验研究了高功率纳秒量级激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过率随输入激光脉冲能量变化的规律,发现在纳秒激光脉冲聚焦半径相同的情况下,激光脉冲的能量透过率随入射激光脉冲能量的变化可分为三种情况：当入射激光脉冲能量较低时,激光脉冲能量全部通过;当入射激光脉冲能量增大后,激光脉冲的能量透过率由近100%迅速减小;当入射激光脉冲的能量进一步增加时,激光脉冲的能量透过率继续缓慢变小.用临界自由电子密度以及所对应的临界时间点对上述实验现象进行了理论分析得到了如下结论：当自由电子密度未达到临界自由电子密度时,多光子电离过程起主要作用,而当自由电子密度超过临界自由电子密度后,逆韧致吸收过程起主要作用,临界时间点是入射激光脉冲与空气作用过程中自由电子密度达到临界自由电子密度的时刻.入射激光脉冲能量决定了临界时间点在脉冲作用时间上的位置,临界时间点的位置决定了激光脉冲的能量透过率.可以通过测量激光脉冲的能量透过率来计算出临界自由电子密度,从而确定出激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过特性. 关键词： 临界自由电子密度 临界时间点 多光子电离 逆韧致吸收     

光子晶体波导定向耦合型1×3光分束器

将五光子晶体单模波导平行、邻近放置构成定向耦合器,依据自映像原理,数值分析了输入光场对称入射时,该系统中光的传播行为.基于此结构,设计了1×3光分束器,其器件长度可短至14.26μm.仅仅通过对称地改变耦合区中两个介质柱的有效折射率,使光场在横向发生重新分布,便可实现输出能量的均分或自由分配.通过非对称地改变耦合区中的一个介质柱,可实现3个输出端的输出能量的自由分配.该光分束器具有微小尺寸和各输出端输出能量的比例可自由调制的特点,在未来集成光回路中具有广泛的应用价值.     

基于紧密耦合理论的3端分子桥的传导特性

利用基于紧密耦合理论的格林函数方法，考虑到每一个碳原子的π轨道电子，对3苯环构成的纳米分子桥的量子传输特性进行了理论研究。得出了从分子桥的一个端点到另外两个端点的电子传输概率。 利用基于Fisher-Lee公式的流密度方法，在传输概率出现峰值的能量点E=±0.42, ±1.06 和±1.5处，计算了分子桥内部的电流分布。其数值结果用图形模拟表示出来。我们发现传输谱与入射电子能量相关，并且紧密地依赖与分子能级。其结果显示电子流分布完全符合Kirchhoff量子动量守恒定律。     

Electronic transmission of three-terminal pyrene molecular bridge

This paper investigates theoretically the electronic transmission spectra of the three terminal pyrene molecular bridge and the quantum current distribution on each bond by the tight-binding model based on nonequilibrium Green's function and the quantum current density approach, in which one π molecular orbital is taken into account per carbon atom when the energy levels and HOMO-LUMO gap are obtained. The transmission spectra show that the electronic transmission of the three terminal pyrene molecular bridge depends obviously on the incident electronic energy and the pyrene eigenenergy. The symmetrical and oscillation properties of the transmission spectra are illustrated. A novel plus-minus energy switching function is found. The quantum current distribution shows that the loop currents inside the pyrene are induced, and some bond currents are much larger than the input and the output currents. The reasons why the loop currents and the larger bond currents are induced are the phase difference of the atomic orbits and the degeneracy of the molecular orbits. The calculations illustrate that the quantum current distributions are in good agreement with Kirchhoff quantum current conservation law.     

Equipartition of current in metallic armchair nanoribbon of graphene-based device

We numerically investigate the mesoscopic electronic transport properties of Bernal-stacked bilayer/trilayer graphene connected with four monolayer graphene terminals. In armchair-terminated metallic bilayer graphene, we show that the current from one incoming terminal can be equally partitioned into other three outgoing terminals near the charge-neutrality point, and the conductance periodically fluctuates, which is independent of the ribbon width but influenced by the interlayer hopping energy. This finding can be clearly understood by using the wave function matching method, in which a quantitative relationship between the periodicity, Fermi energy, and interlayer hopping energy can be reached. Interestingly, for the trilayer case, when the Fermi energy is located around the charge-neutrality point, the fractional quantized conductance 1/(4e²h) can be achieved when system exceeds a critical length.     

多通道石墨纳米带中弹性声学声子输运和热导特性

采用非平衡格林函数方法, 在保持总的能量输出通道中石墨链数不变的条件下, 研究并比较了并列的石墨纳米带通道中弹性声学声子输运和热导特性. 结果表明, 能量输出通道的增加能降低每个能量输出通道的热导; 与能量输入热库最近的能量输出通道热导最大, 最远的能量输出通道热导最小; 中间能量输出通道的热导性质与并列的各输出通道的结构参数密切相关, 最近和最远的能量输出通道的热导性质仅与各自能量输出通道的结构参数有关; 粗糙边缘结构能有效调节各通道的热导; 总的热导性质与能量输出通道石墨链数、能量输出通道数以及边缘结构粗糙程度密切相关.     

硫醇自组装分子膜末端基团对其电荷输运特性的影响

在金(111)表面组装了具有不同末端基团的硫醇单层分子膜，并利用导电原子力显微镜研究了分子膜的电输运性质，发现不同末端基团的分子自组装膜的导电能力有明显差别.结合X射线光电子能谱，研究了末端基团中碳原子的结合能与相应硫醇分子电导的关系.结果表明不同末端基团分子膜导电能力的差别可归结为末端基团碳原子电子结合能的差异.结合能越高，末端基团电子的局域化程度越强，导致电子有效注入分子主链的势垒越高，从而减弱了分子膜对电子的输运能力.此外，实验还发现不同末端基团的硫醇单层分子膜有不同的表面电势，导致分子膜电流电压特性曲线的零点产生偏离. 关键词： 分子自组装膜 输运特性 末端基团 导电原子力显微镜     

电子束在相对论返波管振荡器收集极上的能量沉积

在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器(RBWO)收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律;建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹;研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明:随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。     

四端纳米分子桥的量子传输特征

利用基于Greenfunction的Tight-binding方法，对由平面共轭分子连结而成的有四个端子的纳米分子桥进行了理论研究和数值模拟，得出了入射电子通过纳米分子桥传输到各个端点的电子透射概率.利用Fisher-Lee关系式和电子流密度理论，在透射概率出现峰值的四个能量点E=±12,E=±149处计算了分子桥内的电子流分布.不仅得出了键电子流的最大值，而且揭示了分子内环路电子流生成和存在是由于分子轨道波函数的位相差使电子流的大小和方向发生变化而引起的. 关键词： 纳米分子桥 量子传输 电子透射概率 环路电子流     

1,4-丁二硫醇分子器件电输运性质的力敏特性研究

基于杂化密度泛函理论,研究了1,4-丁二硫醇分子体系的结构随电极作用力的变化及拉断过程;并利用弹性散射格林函数方法进一步计算了不同电极作用力下分子体系的电输运特性.结果显示,界面结构不同,拉断分子体系所用的拉力也不同:分子末端硫原子处于Au(111)面的空位上方时,拉断分子体系需约1.75 nN的拉力;若金电极表面存在孤立金原子与1,4-丁二硫醇分子末端的硫原子相连,拉断分子体系只需约1.0 nN的力,且伴有孤立金原子被拉出.两种情况分别与不同实验测量相符合.分子在压缩过程中发生扭曲并引起表面金原子滑移,然而压缩扭曲过程与拉伸回复过程不可逆.电极拉力约为0.7—0.8 nN时,分子体系在不同界面构型下以及在不同扭转状态下,电导都出现极小值,这与实验结论一致.分子的末端原子与电极间耦合强度随电极作用力的变化是引起分子体系电导变化的主要因素.实验在0.8 nN附近同时测得较小概率的高电导值与双分子导电有关.     

Infrared photoluminescence in polyacetylene

More extensive photoluminescence measurements of polyacetylene reveal a broad new emission band between 1.2 and 1.6 eV in samples with various isomeric contents. The peak energy and the intensity of this low energy luminescence decrease as the cis fraction decreases, but the band is still present in fully converted trans samples. These characteristics suggest that the infrared emission either is due to perturbed fragments of cis polyacetylene or is unquenched ¹Ag luminescence from segments of trans (CH) x.